W tym roku fotowoltaika w Polsce przeżywa największy boom od czasu jej pojawienia się. Jednak z tyłu głowy pozostaje pytanie, co z odpadami, którymi kiedyś niewątpliwie zostaną panele? Naukowcy z Politechniki Gdańskiej znaleźli rozwiązanie na recykling ogniw!
Czym są ogniwa fotowoltaiczne?
Ogniwa fotowoltaiczne zbudowane są przede wszystkim z półprzewodnika, który może być tworzony z krzemu, selenu czy germanu. Na powierzchni płytki, zazwyczaj krzemowej, znajdują się ujemne elektrody typu n, a nad nimi powłoka antyrefleksyjna. Po drugiej stronie półprzewodnika ulokowane są elektrody dodatnie typu p. Warstwy są rozdzielone dzięki barierze potencjałów, która oparta jest o złącza p-n. Poza tym najważniejszym składnikiem ogniw w panelach występuje także rama z aluminium i szkło.
Wg Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej 78 mln ton ogniw fotowoltaicznych będzie nadawało się do utylizacji przed 2050 rokiem. Z każdym rokiem ma przybywać 6 mln ton tego odpadu. Mimo, że ogniwa to odpad, właściwym byłoby odzyskanie, chociaż części, cennych materiałów. W jaki sposób więc uporać się z tym problemem?
Recykling ogniw fotowoltaicznych
Już teraz, naukowcy z Politechniki Gdańskiej, są w stanie w warunkach laboratoryjnych w taki sposób rozłożyć ogniwa fotowoltaiczne, aby możliwe było odzyskanie prawie całości krzemu o czystości nawet 99,9%. Na ten moment w Polsce nie działa żaden zakład, który zajmowałby się recyklingiem ogniw fotowoltaicznych, a co za tym idzie – odzyskiem krzemu.
W ciągu ostatnich kilku lat zespołowi z Politechniki Gdańskiej udało się stworzyć nie tylko metodę recyklingu i technikę odzyskiwania krzemu, ale również prototypową, i już opatentowaną, wersję urządzenia półautomatycznego, służącego do odzysku kilkuset paneli fotowoltaicznych w jednym czasie.
W jaki sposób rozdziela się ogniwa fotowoltaiczne?
Na początku demontuje się, naniesione w procesie produkcyjnym, warstwy. To zadanie jest możliwe poprzez wykorzystanie procesów mechanicznych takich, jak demontaż ramy, termicznych, co skutkuje odparowaniem laminatu, a także chemicznych w oparciu o zastosowanie mieszanin kwasów i zasad. Proces ten trwa około godziny.
Nawet, jeśli w procesie wafle rozpadną się, możliwe jest sproszkowanie i przetopienie krzemu, aby móc wykorzystać go ponownie w kolejnych ogniwach fotowoltaicznych czy też w elektronice.
„Produkcja szkła, aluminium i krzemu wysokiej czystości, czyli materiałów używanych do produkcji modułów fotowoltaicznych, to najbardziej energochłonne technologie w produkcji przemysłowej, dlatego zastosowanie materiałów z recyklingu pozwoli znacznie ograniczyć zużycie energii pierwotnej.”
prof. Ewa Klugmann-Radziemska, kierownik projektu i dyrektor Szkoły Doktorskiej Wdrożeniowej Politechniki Gdańskiej
